Ученые Томского политехнического университета (ТПУ) в сотрудничестве с российскими и зарубежными коллегами создали композитные каркасы на основе природных биополимеров для регенерации костной ткани — скаффолды, которые позволяют ускорить процесс восстановления костной ткани. Они уже были успешно апробированы при лечении дефектов бедренной кости у крыс, сообщили ТАСС в пресс-службе Минобрнауки РФ.
«Наш научный коллектив ведет исследования магнитоактивных материалов в решении вопросов регенерации тканей уже много лет. Доказано, что это клинически безопасные технологии с глубоким проникновением магнитных полей в ткани без затухания и нагрева тканей. В своем исследовании мы совместно с коллегами предложили совместить две перспективные технологии и разработали электроформованные микроволокнисные скаффолды на основе пьезоэлектрического полимера РНВ и композитных магнитных нанонаполнителей на основе магнетита и оксидов графена», — приводятся в сообщении слова одного из авторов исследования, директора международного научно-исследовательского центра "Пьезо- и магнитоэлектрические материалы" ТПУ Романа Сурменева.
Исследование показало, что скаффолды, изготовленные с добавлением композитных магнитных нанонаполнителей, обладают уникальной микроструктурой. Микроволокна этих каркасов имеют высокопористую и шероховатую морфологию, что способствует образованию проницаемой для клеток поверхности, позволяющей улучшить адгезию клеток. Кроме того, внедрение магнитных наполнителей позволило ускорить биодеградацию каркасов PHB за счет пор на поверхности композитных волокон и увеличенного содержания полимерной аморфной фазы в композитных скаффолдах.
«Сложный механизм биодеградации, включающий процессы высвобождения полимерных кристаллитов и кристаллизацию аморфной фазы, может открыть новые горизонты в создании имплантатов, способствующих восстановлению и регенерации поврежденных костей. Такие разработки могут в дальнейшем значительно улучшить качество жизни людей с патологиями костей, предполагая более эффективные и безопасные методы лечения», — приводятся в сообщении слова инженера-исследователя международного научно-исследовательского центра "Пьезо- и магнитоэлектрические материалы" ТПУ Лады Шлапаковой.
Апробация разработки
Разработанные композитные каркасы были апробированы на крысах. Их имплантировали в бедренные кости грызунов для восстановления дефектов. Результаты экспериментов показали успешное восстановление кости после переменной магнитной стимуляции за счет синергетического влияния повышенной шероховатости поверхности, наличию гидрофильных групп вблизи поверхности, а также магнитоэлектрическим и магнитомеханическим эффектам материала. Кроме того, ученые подтвердили, что включение магнитоактивных наполнителей существенно влияет на устойчивость скаффолдов в течение времени.
В исследовании также приняли участие ученые из Московского государственного университета им. Ломоносова, Научно-исследовательского института морфологии человека имени академика А. П. Авцына, федерального исследовательского центра "Фундаментальные основы биотехнологии" РАН и Университета Авейру (Португалия). Исследования ученых ТПУ поддержаны Российским научным фондом (РНФ), результаты работ опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces (Q1, IF: 10,383).
